Download - Finish Laporan
PERCOBAAN 1
DIODA
A. TUJUAN PERCOBAAN
Mengenal dioda dan pemakaiannya
Memahami polaritas dan cara perangkaian yang benar
B. PERALATAN YANG DIGUNAKAN
Modul 1 dan 2 board praktikum elektronika dasar
Voltmeter
Amperemeter
Function Generator
Osiloskop
C. TEORI DASAR
Diode adalah komponen aktif dua kutub yang pada umumnya bersifat
semikonduktor, yang memperbolehkan arus listrik mengalir ke satu arah
(kondisi panjar maju) dan menghambat arus dari arah sebaliknya (kondisi
panjar mundur). Diode dapat disamakan sebagai fungsi katup di dalam bidang
elektronika. Diode sebenarnya tidak menunjukkan karakteristik kesearahan
yang sempurna, melainkan mempunyai karakteristik hubungan arus dan
tegangan kompleks yang tidak linier dan seringkali tergantung pada teknologi
atau material yang digunakan serta parameter penggunaan. Beberapa jenis
diode juga mempunyai fungsi yang tidak ditujukan untuk penggunaan
penyearahan.
Gambar 1. Simbol diode Zener.
Dioda Zener adalah diode yang memiliki karakteristik menyalurkan
arus listrik mengalir ke arah yang berlawanan jika tegangan yang diberikan
melampaui batas "tegangan tembus" (breakdown voltage) atau "tegangan
Zener". Ini berlainan dari diode biasa yang hanya menyalurkan arus listrik ke
satu arah.
Dioda yang biasa tidak akan mengalirkan arus listrik untuk mengalir
secara berlawanan jika dicatu-balik (reverse-biased) di bawah tegangan
rusaknya. Jika melampaui batas tegangan operasional, diode biasa akan
menjadi rusak karena kelebihan arus listrik yang menyebabkan panas. Namun
proses ini adalah reversibel jika dilakukan dalam batas kemampuan.
Sebuah diode Zener memiliki sifat yang hampir sama dengan diode
biasa, kecuali bahwa alat ini sengaja dibuat dengan tegangan tembus yang
jauh dikurangi, disebut tegangan Zener. Sebuah diode Zener memiliki p-n
junction yang memiliki doping berat, yang memungkinkan elektron untuk
tembus (tunnel) dari pita valensi material tipe-p ke dalam pita konduksi
material tipe-n. Sebuah diode Zener yang dicatu-balik akan menunjukan
perilaku tegangan tembus yang terkontrol dan akan melewatkan arus listrik
untuk menjaga tegangan jatuh supaya tetap pada tegangan Zener.
- Fungsi Dioda
Ada banyak fungsi dioda antara lain :
1) Untuk penyearah arus
2) Untuk penyetabil tegangan
3) Untuk indicator
Dapat menggunakan LED, misalnya untuk indikator angka-angka
pada kalkulator menggunakan LED yang disusun sesuai peraga sevent
segment
4) Sebagai saklar
Dapat menggunakan photo diode sambungan P-N, misalnya
digunakan sebagai saklar dari rangkaian yang menggerakan
motor untuk menarik pintu garasi. Jika dioda kena sorot lampu mobil
tahanannya baliknya turun sehingga terdapat arus yang menggerakkan
motor melalui relay.
Karakteristik-karakteristik dioda adalah:
Tegangan cut-in
Tegangan breakdown
Kemiringan kurva yang berarti besarnya resistansi dinamis pada titik
tersebut
Gambar 2. Karakteristik dioda Zener
D. PROSEDUR PERCOBAAN
1. Karakteristik Dioda 1
Langkah percobaan :
a. Hubungkan titik 3 dengan titik 4
b. Pasang voltmeter di titik 6 dan 7
c. Pasang amperemeter di titik 8 dan 9
d. Nyalakan catu daya dan atur potensiometer ADJUST sedemikian
rupa sehingga voltmeter terbaca 10 V
e. Catat nilai arus yang terbaca pada amperemeter
f. Matikan catu daya
g. Lepas sambungan di titik 4 dan pindahkan ke titik 5 sehingga titik 3
terhubung dengan titik 5 dan lakukan seperti langkah d dan e
2. Dioda Zener
Langkah percobaan :
a. Hubungkan titik 14 dengan titik 15
b. Pasang voltmeter di titik 10 dan 11 dan di titik 12 dan 13 atau jika
hanya terdapat 1 voltmeter, gunakan secara bergantian
c. Pasang amperemeter di titik 18 dan 19
d. Nyalakan catu daya dan atur potensiometer P4 sedemikian rupa
mengikuti tabel di bawah ini
e. Catat nilai arus yang terbaca pada amperemeter
f. Ulangi lagi untuk titik 14 dan 16
g. Gambarkan grafik untuk percobaan di atas
E. DATA NILAI PERCOBAAN
1. Karakteristik dioda 1
Rangkaian Arus (mA)
Forward bias 475
Reverse bias 0
2. Dioda zener di titik 14 dan 15
V Vr Vd = V - Vr I (mA)
0 0 0
2 1.2 1.2
4 2.8 2.6
6 4 4.3
8 5.1 7.5
10 9 8
12 11 12
14 13 13
F. ANALISIS DATA
Pada titik 14 dan 15 dengan tegangan 0 V, maka :
Vd = V – Vr
= 0 – 0
= 0 V
Pada titik 14 dan 15 dengan tegangan 2 V, maka :
Vd = V – Vr
= 2 – 1.2
= 0,8 V
Pada titik 14 dan 15 dengan tegangan 4 V, maka :
Vd = V – Vr
= 4 – 2.8
= 1.2 V
Pada titik 14 dan 15 dengan tegangan 6 V, maka :
Vd = V – Vr
= 6 – 4
= 2 V
Pada titik 14 dan 15 dengan tegangan 8 V, maka :
Vd = V – Vr
= 8 – 5.1
= 2.9 V
Pada titik 14 dan 15 dengan tegangan 10 V, maka :
Vd = V – Vr
= 10 – 9
= 1 V
Pada titik 14 dan 15 dengan tegangan 12 V, maka :
Vd = V – Vr
= 12 – 11
= 1 V
Pada titik 14 dan 15 dengan tegangan 14 V, maka :
Vd = V – Vr
= 14 – 13
= 1 V
G. DATA HASIL ANALISIS
1. Dioda zener di titik 14 dan 15
V Vr Vd = V - Vr I (mA)
0 0 0 0
2 1.2 0.8 1.2
4 2.8 1.2 2.6
6 4 2 4.3
8 5.1 2.9 7.5
10 9 1 8
12 11 1 12
14 13 1 13
Penyearah setengah gelombang (Half wave rectifier)
Perhatikan gambar berikut:
Langkah percobaan
1. Hubungkan titik 21 dengan titik AC dan titik 22 dengan CT
2. Pasang osiloskop dan taruh probe di titik 25 dan 26.
3. Nyalakan catu daya dan gambarkan !
4. Hubungkan titik 23 dan 24 dan gambarkan sinyalnya
5. Pasang osiloskop dan taruh probe di titik 31 dan 34. Gambarkan !
- Probe 25 dan 26
Time/div: 5 ms V/div: 2
Gambar:
- Probe 23 dan 24
Time/div: 10 ms V/div: 2
Gambar:
- Probe 31 dan 34
Time/div: 10 ms V/div: 0,2
Gambar:
Tugas:
1. Dari percobaan di atas, jelaskan cara kerja penyearah 1/2 gelombang !
Jawab:
Penyearah setengah gelombang (half wave rectifer) hanya
menggunakan 1 buah diode sebagai komponen utama dalam
menyearahkan gelombang AC. Prinsip kerja dari penyearah setengah
gelombang ini adalah mengambil sisi sinyal positif dari gelombang AC
dari transformator. Pada saat transformator memberikan output sisi positif
dari gelombang AC maka diode dalam keadaan forward bias sehingga sisi
positif dari gelombang AC tersebut dilewatkan dan pada saat
transformator memberikan sinyal sisi negatif gelombang AC maka dioda
dalam posisi reverse bias, sehingga sinyal sisi negatif tegangan AC
tersebut ditahan atau tidak dilewatkan.
Penyearah gelombang penuh (Full wave rectifier)
Perhatikan gambar berikut:
Langkah percobaan
1. Hubungkan titik 27 denganAC dan titik 29 dengan CT.
2. Pasang osiloskop dan taruh probe di titik 30 dan 32.
3. Nyalakan catu daya dan gambarkan sinyalnya!
4. Hubungkan titik 29 dengan titik 31 dan gambarkan sinyalnya !
- Probe 30 dan 32
Time/div: 10 ms V/div: 1
Gambar:
- Probe 29 dan 31
Time/div: 10 ms V/div: 1
Gambar:
Tugas:
1. Dari percobaan di atas, jelaskan cara kerja penyearah gelombang
penuh !
Jawab:
Penyearah gelombang penuh dapat dibuat dengan 2 macam
yaitu, menggunakan 4 diode dan 2 diode. Untuk membuat penyearah
gelombang penuh dengan 4 diode menggunakan transformator non-CT
. Prinsip kerja dari penyearah gelombang penuh dengan 4 diode diatas
dimulai pada saat output transformator memberikan level tegangan sisi
positif, maka D1, D4 pada posisi forward bias dan D2, D3 pada posisi
reverse bias sehingga level tegangan sisi puncak positif tersebut akan
di leawatkan melalui D1 ke D4. Kemudian pada saat output
transformator memberikan level tegangan sisi puncak negatif maka
D2, D4 pada posisi forward bias dan D1, D2 pada posisi reverse bias
sehingan level tegangan sisi negatif tersebut dialirkan melalui D2, D4.
Penyearah gelombang dengan 2 diode menggunakan
tranformator dengan CT (Center Tap). Prinsip kerja rangkaian
penyearah gelombang penuh dengan 2 dioda ini dapat bekerja karena
menggunakan transformator dengan CT. Transformator dengan CT
dapat memberikan output tegangan AC pada kedua terminal output
sekunder terhadap terminal CT dengan level tegangan yang berbeda
fasa 180°. Pada saat terminal output transformator pada D1
memberikan sinyal puncak positif maka terminal output pada D2
memberikan sinyal puncak negatif, pada kondisi ini D1 pada posisi
forward dan D2 pada posisi reverse. Sehingga sisi puncak positif
dilewatkan melalui D1. Kemnudian pada saat terminal output
transformator pada D1 memberikan sinyal puncak negatif maka
terminal output pada D2 memberikan sinyal puncak positif, pada
kondisi ini D1 posisi reverse dan D2 pada posisi forward. Sehingga
sinyal puncak positif dilewatkan melalui D2.
Series Clipper
Perhatikan gambar berikut:
Langkah percobaan :
1. Hubungkan titik 41 dan 40 ke function generator , tetapi generator masih
dalam keadaan off.
2. Hubungkan titik 45 dengan 44 dan 45 dengan 43
3. Taruh probe osiloskop di titik 42 dan 46 dan taruh probe yang lain di titik 42
dan 46 atau digunakan secara bergantian
4. Nyalakan function generator dan catatlah gambarnya di titik 41 dan 42 serta
49 dan 50.
5. Matikan function generator, pindah hubungan menjadi 43 dan 46 serta 47 dan
48 Nyalakan function generator dan catatlah gambar pada kedua titik
- Probe 42 dan 46, dititik 45 dan 46
Time/div: 10 ms V/div: 1
Gambar:
- Probe 42 dan 46, dititik 45 dan 43
Time/div: 5 ms V/div: 1
Gambar:
Tugas:
1. Apakah fungsi dari series clipper dan bagaimana cara kerjanya ?
Jawab:
Rangkaian clipper (pemotong) berfungsi untuk memotong atau
menghilangkan sebagian sinyal masukan yang berada di bawah atau di atas level
tertentu. Contoh sederhana dari rangkaian clipper adalah penyearah setengah
gelombang. Rangkaian ini memotong atau menghilangkan sebagian sinyal
masukan di atas atau di bawah level nol. Rangkaian dasar dari sebuah clipper atau
pemotong sinyal dapat menggunakan sebuah dioda.
Rangkaian clipper digunakan untuk membuang tegangan sinyal di atas
atau di bawah
level tegangan tertentu. Salah satu cara adalah dengan clipper dioda (clipper =
pemotong).
1. Clipper positif
Clipper positif adalah rangkaian yang membuang bagian positif adri sinyal.
Carqa kerja rangkaiannya yaitu selama setengah siklus positif tegangan input,
dioda
konduksi. Dioda terhubung singkat dan tegangan pada beban RL saat siklus
positif
ini sama dengan nol. Selama setengah siklus negatif, dioda terbias reverse dan
terbuka. Dengan harga RL yang jauh lebih besar dari R dihasilkan tegangan
output
dengan harga mendekati -Vp. Maka pada clipper positif ini sinyal di atas level 0
volt akan dipotong.
2. Clipper Negatif
Clipper negatif adalah rangkaian yang membuang bagian negatif dari sinyal.
Cara kerjanya adalah kebalikab dari clipper positif yaitu dioda konduksi saat
setengah siklus negatif , output pada beban RL nol. Dan dioda reverse saat
setengah siklus positif, dengan harga RL jauh lebih besar dari R dihasilkan output
mendekati harga Vp.
3. Clipper Di bias
Cliper ini adalah untuk mendapatkan level pemotongan tidak 0 Volt. Dengan
clipper di bias dapat digeser level pemotongan pada level positif atau negatif yang
diinginkan.
Pada clipper di bias positif ini, agar dioda dapat konduksi tegangan input harus
lebih besar daripada +V. Ketika Vin lebih besar dari pada +V, dioda berlaku
seperti saklar tertutup dan tegangan pada output sama dengan +V. Ketika
tegangan
input kurang dari +V, dioda terbuka dan karena harga RL jauh lebih besar dari R
maka hampir seluruh tegangan input muncul pada output. Rangkaian clipper di
bias
positif ini bekerja akan membuang semua sinyal di atas level +V.
Sebaliknya untuk rangkaian clipper di bias negatif akan membuang semua sinyal
di
bawah level -V.
4. Clipper Kombinasi
Dengan penggabungan clipper di bias positif dan di bias negatif dapat dirancang
clipper kombinasi.
Cara kerjanya adalah Dioda D1 konduksi ketika tegangan input lebih besar dari
+V1. Oleh sebab itu tegangan output sama dengan +V1 ketika Vin lebih besar dari
+V1. Sebaliknya ketika Vin lebih negatif daripada -V2, dioda D2 konduksi.
Dengan D2 forward, tegangan output sama dengan -V2 selama tegangan input
lebih
negatif dari -V2. Ketika Vin terletak antara +V1 dan -V2, tidak ada dioda yang
konduksi.
Shunt Clipper
Perhatikan gambar berikut:
1. Hubungkan titik 51 dan 52 ke function generator , tetapi generator masih
dalam keadaan off.
2. Hubungkan titik 53 dengan 54
3. Taruh probe osiloskop di titik 56 dan 57 dan taruh probe yang lain di titik 51
dan 52 atau digunakan secara bergantian
4. Nyalakan function generator (SQUARE WAVE) dan catatlah gambarnya di
titik 51 dan 52 serta 56 dan 57.
5. Matikan function generator, pindah hubungan menjadi 53 dan 55
6. Nyalakan function generator dan catatlah gambar pada kedua titik
- Probe 36 dan 39, dititik 36 dan 37
Time/div: 2 ms V/div: 1
Gambar:
- Probe 37 dan 39, dititik 35 dan 37
Time/div: 2 ms V/div: 1
Gambar:
Tugas:
1. Apakah fungsi dari shunt clipper dan bagaimana cara kerjanya ?
Jawab:
Clamper
Perhatikan gambar berikut:
1. Hubungkan titik 47 dan 48 ke function generator , tetapi generator masih
dalam keadaan off.
2. Hubungkan titik 49 dengan 50
3. Taruh probe osiloskop di titik 47 dan 48 dan taruh probe yang lain di titik 52
dan 53 atau digunakan secara bergantian
4. Nyalakan function generator (SQUARE WAVE) dan catatlah gambarnya di
titik 47 dan 48 serta 52 dan 53.
5. Matikan function generator, pindah hubungan menjadi 49 dan 51
6. Nyalakan function generator dan catatlah gambar pada kedua titik
- Probe 47 dan 48, dititik 47 dan 48
Time/div: 2 ms V/div: 2
frekuensi: 0,1 Hz range: 1 K
Gambar:
- Probe 52 dan 53, dititik 47 dan 48
Time/div: 2 ms V/div: 2
frekuensi: 1 Hz range: 1 K
Gambar:
- Probe 47 dan 48, dititik 49 dan 51
Time/div: 2 ms V/div: 1
frekuensi: 1 Hz range: 1 K
Gambar:
- Probe 52 dan 53, dititik 47 dan 48
Time/div: 2 ms V/div: 1
frekuensi: 1 Hz range: 1 K
Gambar:
Tugas:
1. Apakah fungsi dari clamper dan bagaimana cara kerjanya ?
Jawab:
SIMPULAN
Semakin besar tegangan sumber yang diberikan, maka tegangan pada
resistor juga semakin besar.
Pada dioda rectifier arus hanya terdapat pada forward bias karena fungsi
dioda rectifier yang memiliki fungsi sebagai penyearah yang
membutuhkan tegangan saat forward bias karena hanya dapat bekerja
dalam keadaan forward bias.
Arus dioda zener pada saat reverse bias lebih stabil dengan catu
tegangannya, dan saat dalam keadaan forward bias dioda zener bekerja
layaknya dioda rectifier yang membutuhkan tegangan lutut untuk
mengaktifkannya.
H. DAFTAR PUSTAKA
William D. Cooper, ELECTRONIC INSTRUMENTATION AND
MEASUREMENT TECHNIQUES, Prentice-Hall of India, 1978
William D. Cooper, INSTRUMENTASI ELEKTRONIK DAN
TEKNIK PENGUKURAN, Penerbit Erlangga, 1985
Elektonika Dasar. http://elektronikadasar.info/transistor-sebagai-
saklar.htm. Diakses pada tanggal 12 April 2013 pukul 10:37:33 AM